机械与能源工程学院-曹强导师介绍

更新于 2024-11-05 导师主页
曹强 副教授 硕,博士生导师
机械与能源工程学院
动力工程及工程热物理 ,能源动力
制冷与低温工程,储能科学与技术
qiangcao@tongji.edu.cn

博士招生专业

1
动力工程及工程热物理
2024
1
学术型博士
制冷低温及热管理技术,储能科学与技术
2
能源动力
2024
1
专业学位博士
制冷低温及热管理技术,储能科学与技术

硕士招生专业

1
动力工程及工程热物理
2024
1
学术型硕士
制冷低温及热管理技术,储能科学与技术
2
能源动力
2024
1
专业学位硕士
制冷低温及热管理技术,储能科学与技术

曹强,副教授,博导,制冷与低温专业,深入研究交变流动低温制冷工作机理,使斯特林型脉管制冷机实现3.60 K最低温度。深入研究液氦温区实际气体效应,解决了这个困扰业内三十年以上的难题难题,取得了原创性成果。在业内提出分布式热力循环理论,并具有提高低温气体液化效率提高50%以上的技术潜力。

展开更多

科研项目

主持国家自然科学基金2项、上海市自然科学基金1项、校科研计划2项、校企合作项目4项。

1.     2022-2025 国家自然科学基金面上项目“深低温回热式制冷系统中实际气体效应损失的削减方法研究”;

2.     2016-2018 国家自然科学基金青年项目“基于回热制冷系统的直流影响机理与有效利用研究”;

3.     2023-2026 上海市自然科学基金,“温位分布式回热制冷循环理论与氢气低温冷却技术研究”;

4.     2017-2018同济大学中央高校基本科研业务费-学科交叉类项目“超级电容储能系统电-热融合模型与优化管理研究”(与电信学院合作);

5.     2015-2016 同济大学青年优秀人才培养行动计划“回热循环制冷效率研究”;

6.     2017-2020:校企合作项目 “斯特林回热器制冷测试系统研制”(甲方:中船重工集团下属企业);

7.     2020-2023:校企合作项目“大功率液氮温区斯特林制冷机设计技术服务” (甲方:中船集团下属研究所);

8.     2020-2021:校企合作项目“新型换热器设计技术开发”(甲方:上海一家著名节能科技有限公司);

9.     2023-2024:校际合作项目“热声驱动脉冲管制冷机的模拟与制造技术”(甲方:北京一家985高校);


展开更多

研究成果

一、深入研究交变流动低温制冷工作机理,实现3.60 K最低温度

低温制冷是众多高科技的重要支撑技术。长寿命的深低温空间冷源是CNSA、NASA、ESA等航天机构半世纪以来寻求的一个重要目标。

本人在理论与实验方面研究液氦温区斯特林型脉管制冷机理,获得了本领域国际一流成果。师承邱利民教授(杰青、长江)与甘智华教授,在杰出青年科学基金项目与自然科学基金项目的支持下,自主设计了多级斯特林型脉管制冷机,获得了低于5 K的最低温度,在世界上同类型制冷机中首个实现液氦温区制冷,该研究显著推动了可应用于空间的脉管制冷机的世界前沿。Radebaugh博士(NIST Fellow, 低温制冷机领域领军人物)在合作邀请信中写到“We are eager to collaborate with you... The results you have achieved with helium-4 working fluid are very impressive”。2018年在同济大学实现了3.6 K的深低温,进一步推动了空间用脉管制冷机研究的前沿。

二、交变流中微量直流的精确控制与测量技术

交变流中的直流对于制冷性能和制冷机的稳定运行影响巨大。由于直流的大小是交流峰值的1/1000量级,且受温度、压力等参数影响,自1990年双向进气发明以来,传统的测动态质量流,以及测温度分布的间接指示等方法均无法精确测量和控制直流。本人提出独特方法,实现直流与交流的完全分离,首次实现直流的精确测量,精度可达1/10000量级,达10 μg/s。并且具有长期稳定的突出优点。在25 K温区实现制冷温度降6 K且制冷效率提高1.5倍的优点。通过发明专利“一种可提高制冷效率的可控直流装置及改进型脉管制冷机”(专利号:ZL201510155086.X)可实现长寿命稳定运行,应用于空间用制冷机。

三、深入研究实际气体难题,取得了原创性成果

实际气体效应是低温制冷机领域的世界难题,该效应可造成液氦温区80%以上的损失,自1990年代世界各国专家纷纷开展研究。本人基于热力学分析,证明国外流传多年的理论的错误,发现了解决实际气体效应问题的真正要素。在国家自然科学基金的支持下,提出了可实现卡诺效率的原创性理论方案,相关研究发表在能源领域著名国际期刊《Applied Energy》(影响因子9.75)上。美国NASA艾姆斯研究中心前研究员、著名低温专家Peter Kittel指出该研究“could lead to significant improvements of our understanding of regenerators”。而《Applied Energy》评阅人更是热情洋溢地指出 “It is a very interesting and valuable paper that shows that for temperatures near 4 K, it is possible to greatly increase the COP…The paper may stimulate much additional experimental research for improving regenerative refrigerators”。进一步推导了直流相关理论模型。在临界温度以下温区,最大可得到40%以上的相对卡诺效率。该部分被能源领域著名杂志” Applied Energy”( 影响因子9.75)收录。该研究为提高液氢温区、液氦温区的制冷效率和液化效率打下了重要理论基础。

四、气体液化与储运前沿研究(及招生)

氢能是未来的绿色能源,是“双碳”战略的必经之路,氢的液态储运(-253℃)是最高效的储运方式,同时也是最具挑战的技术。基于实际气体效应原创性理论和国家自然科学基金支持(2022年1月正式启动),本小组正在开展大幅提高液化效率、存储效率的研究,热忱欢迎有志青年报考、推免研究生、博士生、博士后,携手创造无愧于时代的前沿科技!


展开更多

学校介绍


  同济大学是国家教育部直属重点大学,也是首批被批准成立研究生院、并被列为国家“ 211 工程”和“面向 21 世纪教育振兴行动计划”(985 工程)与上海市重点建设的高水平研究型大学之一。同济大学创建于 1907 年,现已成为拥有理、工、医、文、法、经(济)、管(理)、哲、教(育)9 大门类的研究型、综合性、多功能的现代大学。

  同济大学现设有各类专业学院 22 个,还建有继续教育学院、 职业技术教育学院等,设有经中德政府批准合作培养硕士研究生的中德学院、中德工程学院,与法国巴黎高科大学集团合作举办的中法工程和管理学院等。目前学校共有 81 个本科专业、 140 个硕士点、 7 个硕士专业学位授权点、博士授权点 58 个、 13 个博士后流动站,学校拥有国家级重点学校 10 个。各类学生 5 万多人,教学科研人员 4200 多人,其中有中科院院士 6 人、工程院院士 7 人,具有各类高级职称者 1900 多人,拥有长江学者特聘教授岗位 22 个。作为国家重要的科研中心之一,学校设有国家、省部级重点实验室和工程研究中心等国家科研基地 16 个。学校还设有附属医院和 2 所附属学校。

  近年来同济大学正在探索并逐步形成有自己特色的现代教育思想和办学理念。以本科教育为立校之本,以研究生教育为强校之路。确立“知识、能力、人格”三位一体的全面素质教育和复合型人才培养模式。坚持“人才培养、科学研究、社会服务、国际交往”四大办学功能协调发展,努力强化服务社会的功能,实现大学功能中心化。以国家科技发展战略和地区经济重点需求为指针,促进传统学科高新化、新兴学科强势化、学科交叉集约化。与产业链紧密结合,形成优势学科和相对弱势学科互融共进的学科链和学科群,构建综合性大学的学科体系,其中桥梁工程、海洋地质、城市规划、结构工程、道路交通、车辆工程、环境工程等学科在全国居领先地位。在为国家经济建设和社会发展做贡献的过程中,争取更多的“单项冠军”,提升学校的学术地位和社会声誉。学校正努力建设文理交融、医工结合、科技教育与人文教育协调发展的综合性、研究型、国际知名高水平大学。

  同济大学已建成的校园占地面积 3700 多亩,分五个校区,四平路校区位于上海市四平路,沪西校区位于上海市真南路,沪北校区位于上海市共和新路,沪东校区位于上海市武东路。正在建设中的嘉定校区位于安亭上海国际汽车城内。

  同济大学研究生院简介

  同济大学一贯重视研究生教育,早在 20 世纪 50 年代初即在部分专业招收培养研究生。 1978 年学校恢复招收硕士研究生, 1981 年起招收博士研究生,同年被国务院学位委员会批准为首批有权授予博士、硕士学位的单位。 1986 年经国务院批准试办研究生院, 1996 年经评估正式成立研究生院,成为我国培养高层次专门人才的重要基地之一。同济大学现有一级学科博士学位授权点 12 个,二级学科博士学位授权点 68 个(含自主设置 10 个二级学科博士点),硕士学位授权点 147 个(含自主设置 7 个二级学科硕士点),分属哲学、经济学、法学、教育学、文学、理学、工学、医学、管理学等 9 个学科门类。其中土木工程、建筑学、交通运输工程、海洋科学、环境科学与工程、力学、材料科学与工程等学科处在全国优势和领先地位,机电、管理、理学等学科近年有了长足进展。我校还设有 13 个博士后科研流动站。近些年来,为了适应我国经济建设和社会发展的需要,学校还十分注重培养不同类型、多个层次、多种规格的高层次专门人才。学校既设科学学位,又设工商管理、行政管理、建筑学、临床医学、工程硕士(含 21 个工程领域)、口腔医学等多种专业学位;既培养学术型、研究型研究生,又培养应用型、复合型专业学位研究生;既有在校全日制攻读学位模式,又有在职人员攻读专业硕士学位或以同等学力申请硕士学位、中职教师在职攻读硕士学位、高校教师在职攻读硕士学位模式。此外,还面向社会举办多种专业研究生课程进修班等,充分发挥了我校学科优势和特色,由此形成了多渠道、多规格、多层次的办学模式,取得了良好的社会效益。

  同济大学研究生院是校长领导下具有相对独立职能的研究生教学和行政管理机构,下设招生办公室、管理处、培养处、学位办公室、学科建设办公室和行政办公室。同时,学校党委还专门设立了研究生工作部。学校设有校学位评定委员会,各学院有学位评定分委员会,并设立了各学科、专业委员会,配有学位管理工作秘书、教务员、班主任、研究生教学秘书等教辅人员。研究生院曾多次被评为全国和上海市学位与研究生教育管理工作先进集体。

  二十多年来,同济大学始终把全面提高培养质量作为研究生教育改革的指导思想,在严格质量管理方面采取了一系列切实有效的措施,取得了较好效果。在连续多年全国百篇优秀博士学位论文评选中,有 7 篇入选。同济大学为国家培养了一大批高素质的高级专门人才,至今已授予博士学位 1311 人,硕士学位近 9504 人,其中有相当一部分已成为我国社会主义现代化建设的重要骨干力量。至 2004 年 9 月,在校博士、硕士研究生约达 11000 多人,专业学位硕士生约 2700 人。根据本校研究生教育发展规划, 2006 年计划招收博士生、硕士生(含专业学位研究生)超过 4000 名。同济大学正在为我国经济建设和社会发展输送高层次人才做出更大的贡献。

展开更多

同济大学硕士研究生学费及奖助政策

收费和奖励

1) 按照国务院常务会议精神,从 2014 年秋季学期起,向所有纳入国家招生计划的新入学研究生收取学费。其中:工程管理硕士(125600)、MBA[微博](125100)、MPA(125200)、法律硕士(非法学)(035101)、软件工程领域工程硕士(085212)、金融硕士(025100)、会计硕士(125300)、翻译硕士(055101、055109)、护理硕士(105400)、教育硕士(045100)、汉语国际教育硕士(045300)、人文学院(210)的艺术硕士(135108)专业学位研究生的学费标准另行公布,其它硕士研究生学费不超过 8000 元/学年。

2) 对非定向就业学术型研究生和非定向就业专业学位硕士研究生,同济大学有完善的奖励体系(工程管理硕士(125600)、MBA(125100)、MPA(125200)、法律硕士(非法学)(035101)、软件工程硕士(085212)、金融硕士(025100)、会计硕士(125300)、翻译硕士(055101、055109)、护理硕士(105400)、教育硕士(045100)、汉语国际教育硕士(045300)、人文学院(210)的艺术硕士(135108)的奖励由培养单位另行制订)。对亍纳入奖励体系的非定向就业学术型硕士生和非定向就业专业学位硕士生在入学时全部都可以获得 8000 元/学年的全额学业奖学金,该奖学金用以抵充学费。对纳入奖励体系的硕士研究生还可获得不少亍 600 元/月的励学金,每年发放10 个月。另外,纳入奖励体系的非定向就业研究生都可以申请励教和励管的岗位,获得额外的资励。所有非定向就业硕士研究生在学期间纳入上海市城镇居民基本医疗保险,可申请办理国家励学贷款,可参加有关专项奖学金评定。

3)工商管理硕士在职班、金融硕士在职班、公共管理硕士、工程管理硕士、会计硕士、护理硕士、教育硕士、汉语国际教育硕士、人文学院的艺术硕士采取在职学习方式,考生录取后,人事关系不人事档案不转入学校,在读期间不参加上海市大学生医疗保障,学校不安排住宿,毕业时不纳入就业计划。

展开更多
点赞
意向报名 前往导师主页